重映射和仿射（remap函数）



本文转自：http://blog.csdn.net/chenjiazhou12/article/details/21827069

重映射在图像处理中主要的功能为：将一个图像中一个位置的像素放置到另一个图像指定位置的过程，可以根据自己设定的函数将图像进行变换，较常见的功能有关于x轴翻转，关于y轴翻转，关于x、y轴翻转；仿射变换在图像处理中的主要功能为：对图像进行缩放、旋转、平移、扭曲等。

1、原理

从下面三个链接可以详细的了解到重映射和仿射变换的原理

重映射：http://www.opencv.org.cn/opencvdoc/2.3.2/html/doc/tutorials/imgproc/imgtrans/remap/remap.html#remap

仿射变换：http://www.opencv.org.cn/opencvdoc/2.3.2/html/doc/tutorials/imgproc/imgtrans/warp_affine/warp_affine.html#warp-affine

学习OpenCV：http://download.csdn.net/detail/chenjiazhou12/7083295

2、代码实现

程序的功能是：生成两个窗口分别显示重映射的结果和仿射变换的结果

重映射窗口上建立了一个滑动条

0表示：显示原图

1表示：图像宽高缩小一半，并显示在中间

2表示：图像上下颠倒

3表示：图像左右颠倒

4表示：同时执行上下和左右的颠倒

仿射变换窗口建立两个滑动条，一个为缩放功能，一个为旋转功能

旋转的角度为-180—180

缩放因子为：0.1-1.0

#include "stdafx.h"

 #include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
 #include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
 #include <iostream>
 #include <stdio.h>

 using namespace cv;


 /// Global variables
 Mat src;
 Mat warp_dst;
 const char* remaptrackbarname="remapvalue";
 const char* warprotatetrackbarname="warprotatevalue";
 const char* warpscaletrackbarname="warpscalevalue";
 const char* remap_window = "Remap demo";
 const char* warprotate_window="warprotate demo";
 const int remapmaxcount=4,warprotatemaxcount=360,warpscalemaxcount=10;
 int remapvalue,warprotatevalue=180, warpscalevalue=10;

 /// Function Headers
 void update_map( void );
 void remapcontrol(int,void*);
 void warprotatecontrol(int,void*);
 void warpaffinecontrol();

 /**
 * @function main
 */
 int main( int argc, char** argv )
 {
   /// Load the image
   src = imread( "scenery.jpg", 1 );

  /// Create dst, map_x and map_y with the same size as src:


  /// Create window
  namedWindow( remap_window, CV_WINDOW_AUTOSIZE );
  namedWindow(warprotate_window,CV_WINDOW_AUTOSIZE);
  createTrackbar(remaptrackbarname,remap_window,&remapvalue,remapmaxcount,remapcontrol);
  createTrackbar(warprotatetrackbarname,warprotate_window,&warprotatevalue,warprotatemaxcount,warprotatecontrol);
  createTrackbar(warpscaletrackbarname,warprotate_window,&warpscalevalue,warpscalemaxcount,warprotatecontrol);
  remapcontrol(0,0);
  warpaffinecontrol();
  warprotatecontrol(0,0);
  waitKey();

  return 0;
 }

 /**
 * @function update_map
 * @brief Fill the map_x and map_y matrices with 4 types of mappings
 */
  void remapcontrol(int,void*)
  {
      Mat  dst, map_x, map_y;
      dst.create( src.size(), src.type() );
      map_x.create( src.size(), CV_32FC1 );
      map_y.create( src.size(), CV_32FC1 );
      for( int j = 0; j < src.rows; j++ )
      { for( int i = 0; i < src.cols; i++ )
      {
          switch( remapvalue )
          {
          case 0:
              map_x.at<float>(j,i) = i ;
              map_y.at<float>(j,i) = j ;
              break;

          case 1:
              if( i > src.cols*0.25 && i < src.cols*0.75 && j > src.rows*0.25 && j < src.rows*0.75 )
              {
                  map_x.at<float>(j,i) = 2*( i - src.cols*0.25 ) + 0.5 ;
                  map_y.at<float>(j,i) = 2*( j - src.rows*0.25 ) + 0.5 ;
              }
              else
              { map_x.at<float>(j,i) = 0 ;
              map_y.at<float>(j,i) = 0 ;
              }
              break;
          case 2:
              map_x.at<float>(j,i) = i ;
              map_y.at<float>(j,i) = src.rows - j ;
              break;
          case 3:
              map_x.at<float>(j,i) = src.cols - i ;
              map_y.at<float>(j,i) = j ;
              break;
          case 4:
              map_x.at<float>(j,i) = src.cols - i ;
              map_y.at<float>(j,i) = src.rows - j ;
              break;
          } // end of switch
      }
      }
      remap( src, dst, map_x, map_y, CV_INTER_LINEAR, BORDER_CONSTANT, Scalar(0,0, 0) );

      /// Display results
      imshow( remap_window, dst );
  }
  void warprotatecontrol(int,void*)
  {
      Mat warp_rotate_dst;
      Mat rot_mat( 2, 3, CV_32FC1 );
      Point center = Point( warp_dst.cols/2, warp_dst.rows/2 );
      double angle =warprotatevalue-180;
      double scale =double(warpscalevalue)/10;
      printf("%f\n",scale);
      /// 通过上面的旋转细节信息求得旋转矩阵
      rot_mat = getRotationMatrix2D( center, angle, scale );

      /// 旋转已扭曲图像
      warpAffine( warp_dst, warp_rotate_dst, rot_mat, warp_dst.size() );
      imshow(warprotate_window,warp_rotate_dst);
  }
   void warpaffinecontrol()
    {
        Point2f srcTri[3];
        Point2f dstTri[3];
        Mat warp_mat( 2, 3, CV_32FC1 );
        warp_dst = Mat::zeros( src.rows, src.cols, src.type() );

        srcTri[0] = Point2f( 0,0 );
        srcTri[1] = Point2f( src.cols - 1, 0 );
        srcTri[2] = Point2f( 0, src.rows - 1 );

        dstTri[0] = Point2f( src.cols*0.0, src.rows*0.33 );
        dstTri[1] = Point2f( src.cols*0.85, src.rows*0.25 );
        dstTri[2] = Point2f( src.cols*0.15, src.rows*0.7 );
        warp_mat = getAffineTransform( srcTri, dstTri );
        warpAffine( src, warp_dst, warp_mat, warp_dst.size() );
    };

#include "stdafx.h"

 #include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
 #include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
 #include <iostream>
 #include <stdio.h>

 using namespace cv;


 /// Global variables
 Mat src;
 Mat warp_dst;
 const char* remaptrackbarname="remapvalue";
 const char* warprotatetrackbarname="warprotatevalue";
 const char* warpscaletrackbarname="warpscalevalue";
 const char* remap_window = "Remap demo";
 const char* warprotate_window="warprotate demo";
 const int remapmaxcount=4,warprotatemaxcount=360,warpscalemaxcount=10;
 int remapvalue,warprotatevalue=180, warpscalevalue=10;

 /// Function Headers
 void update_map( void );
 void remapcontrol(int,void*);
 void warprotatecontrol(int,void*);
 void warpaffinecontrol();

 /**
 * @function main
 */
 int main( int argc, char** argv )
 {
   /// Load the image
   src = imread( "scenery.jpg", 1 );

  /// Create dst, map_x and map_y with the same size as src:


  /// Create window
  namedWindow( remap_window, CV_WINDOW_AUTOSIZE );
  namedWindow(warprotate_window,CV_WINDOW_AUTOSIZE);
  createTrackbar(remaptrackbarname,remap_window,&remapvalue,remapmaxcount,remapcontrol);
  createTrackbar(warprotatetrackbarname,warprotate_window,&warprotatevalue,warprotatemaxcount,warprotatecontrol);
  createTrackbar(warpscaletrackbarname,warprotate_window,&warpscalevalue,warpscalemaxcount,warprotatecontrol); 
  remapcontrol(0,0);
  warpaffinecontrol();
  warprotatecontrol(0,0);
  waitKey();

  return 0;
 }

 /**
 * @function update_map
 * @brief Fill the map_x and map_y matrices with 4 types of mappings
 */
  void remapcontrol(int,void*)
  {
	  Mat  dst, map_x, map_y; 
	  dst.create( src.size(), src.type() );
	  map_x.create( src.size(), CV_32FC1 );
	  map_y.create( src.size(), CV_32FC1 );
	  for( int j = 0; j < src.rows; j++ )
	  { for( int i = 0; i < src.cols; i++ )
	  {
		  switch( remapvalue )
		  {
		  case 0:			  
			  map_x.at<float>(j,i) = i ;
			  map_y.at<float>(j,i) = j ;
			  break;

		  case 1:
			  if( i > src.cols*0.25 && i < src.cols*0.75 && j > src.rows*0.25 && j < src.rows*0.75 )
			  {
				  map_x.at<float>(j,i) = 2*( i - src.cols*0.25 ) + 0.5 ;
				  map_y.at<float>(j,i) = 2*( j - src.rows*0.25 ) + 0.5 ;
			  }
			  else
			  { map_x.at<float>(j,i) = 0 ;
			  map_y.at<float>(j,i) = 0 ;
			  }
			  break;
		  case 2:
			  map_x.at<float>(j,i) = i ;
			  map_y.at<float>(j,i) = src.rows - j ;
			  break;
		  case 3:
			  map_x.at<float>(j,i) = src.cols - i ;
			  map_y.at<float>(j,i) = j ;
			  break;
		  case 4:
			  map_x.at<float>(j,i) = src.cols - i ;
			  map_y.at<float>(j,i) = src.rows - j ;
			  break;
		  } // end of switch
	  }
	  }
	  remap( src, dst, map_x, map_y, CV_INTER_LINEAR, BORDER_CONSTANT, Scalar(0,0, 0) );

	  /// Display results
	  imshow( remap_window, dst );
  }
  void warprotatecontrol(int,void*)
  {
	  Mat warp_rotate_dst;
	  Mat rot_mat( 2, 3, CV_32FC1 );
	  Point center = Point( warp_dst.cols/2, warp_dst.rows/2 );
	  double angle =warprotatevalue-180;
	  double scale =double(warpscalevalue)/10;
	  printf("%f\n",scale);
	  /// 通过上面的旋转细节信息求得旋转矩阵
	  rot_mat = getRotationMatrix2D( center, angle, scale );

	  /// 旋转已扭曲图像
	  warpAffine( warp_dst, warp_rotate_dst, rot_mat, warp_dst.size() );
	  imshow(warprotate_window,warp_rotate_dst);
  }
   void warpaffinecontrol()
	{
		Point2f srcTri[3];
		Point2f dstTri[3];
		Mat warp_mat( 2, 3, CV_32FC1 );
		warp_dst = Mat::zeros( src.rows, src.cols, src.type() );

		srcTri[0] = Point2f( 0,0 );
		srcTri[1] = Point2f( src.cols - 1, 0 );
		srcTri[2] = Point2f( 0, src.rows - 1 );

		dstTri[0] = Point2f( src.cols*0.0, src.rows*0.33 );
		dstTri[1] = Point2f( src.cols*0.85, src.rows*0.25 );
		dstTri[2] = Point2f( src.cols*0.15, src.rows*0.7 );
		warp_mat = getAffineTransform( srcTri, dstTri );
	    warpAffine( src, warp_dst, warp_mat, warp_dst.size() );
	};

3、运行结果

                                                 

                                                                                图1、原图                                                                    

 

                图2、图像宽高缩小一半                                       图3、  图像上下颠倒   

        

                         图4、图像左右颠倒                                       图5、图像上下左右颠倒

 

                     图6、图像旋转                                                       图7、图像缩小

                 图8、图像仿射

4、用到的类和函数

remap

功能：对图像进行普通几何变换

结构：

void remap(InputArray src, OutputArray dst, InputArray map1, InputArray map2, int interpolation, int borderMode=BORDER_CONSTANT, const Scalar& borderValue=Scalar())

void remap(InputArray src, OutputArray dst, InputArray map1, InputArray map2, int interpolation, int borderMode=BORDER_CONSTANT, const Scalar& borderValue=Scalar())

src ：源图像
dst ：目标图像，和map1有同样的size，和src有同样的type
map1 ：（x，y）点坐标或者 x坐标，可以是CV_16SC2 , CV_32FC1 , 或者 CV_32FC2类型
map2 ：y坐标，可以是 CV_16UC1 , CV_32FC1 类型，如果map1为（x，y）点，map2可以不用
interpolation ：插值方法
borderMode：边界插值类型
borderValue ：插值数值

函数操作为：

函数不能in_place操作

getAffineTransform

功能：由三个不共线点计算仿射变换

结构：

Mat getAffineTransform(const Point2f* src, const Point2f* dst)

Mat getAffineTransform(const Point2f* src, const Point2f* dst)

src：输入图像的三角形顶点坐标

dst：输出图像的相应的三角形顶点坐标

函数操作为：

  map_matrix为2*3的矩阵

 

getRotationMatrix2D

功能：计算二维旋转的仿射变换矩阵

结构：

Mat getRotationMatrix2D(Point2f center, double angle, double scale)

Mat getRotationMatrix2D(Point2f center, double angle, double scale)

center：输入图像的旋转中心坐标

angle：旋转角度（度），正值表示逆时针旋转

scale：缩放因子

函数操作为：

warpAffine

功能：对图像做仿射变换

结构：

void warpAffine(InputArray src, OutputArray dst, InputArray M, Size dsize, int flags=INTER_LINEAR, int borderMode=BORDER_CONSTANT, const Scalar& borderValue=Scalar())

void warpAffine(InputArray src, OutputArray dst, InputArray M, Size dsize, int flags=INTER_LINEAR, int borderMode=BORDER_CONSTANT, const Scalar& borderValue=Scalar())

src：源图像
dst ：目标图像，和src有同样的size和type
M ：2×3 变换矩阵
dsize ：目标图像的size
flags ： 插值方法和以下开关选项的组合：

• CV_WARP_FILL_OUTLIERS - 填充所有输出图像的象素。如果部分象素落在输入图像的边界外，那么它们的值设定为 fillval.
• CV_WARP_INVERSE_MAP - 指定 map_matrix 是输出图像到输入图像的反变换，因此可以直接用来做象素插值。否则, 函数从 map_matrix 得到反变换。

borderMode ：插值类型
borderValue ：插值数值

函数操作为：

函数 WarpAffine 利用下面指定的矩阵变换输入图像： 

• 如果没有指定 CV_WARP_INVERSE_MAP ，  ,
• 否则，

函数不能in_place操作